DE1282234B - Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von laenglichen Koerpern aus einem nicht isolierenden Material - Google Patents
Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von laenglichen Koerpern aus einem nicht isolierenden MaterialInfo
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Description
DEUTSCHES
PATENTAMT
AUSLEGESCHRIFT
Int. α.:
F27d
Deutsche KL: 31 a3 -11/06
Nummer: 1 282 234
Aktenzeichen: P 12 82 234.3-24 (C 34306)
Anmeldetag: 6. November 1964
Auslegetag: 7. November 1968
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung von länglichen Körpern, wie
Langstäben, aus einem nicht isolierenden, durch induktives Zonenschmelzen verdichteten Material,
ausgehend von vorgeformten Stücken dieses Materials. Mit dem Ausdruck »nicht isolierend« sind
Stoffe mit einem spezifischen elektrischen Widerstand von höchstens einigen 100 Ohm · cma/cm in der Nähe
ihrer Schmelztemperatur bezeichnet.
Die Erfindung ist insbesondere anwendbar auf nicht isolierende keramische Materialien, d. h. mit
einer Schmelztemperatur von mindestens 1900° C, und gestattet die Herstellung von Langstäben gesteigerter
Dichte, ausgehend von durch Pressen von Pulvern dieser Stoffe hergestellten Tabletten.
Die Erfindung hat eine wichtige Anwendung auf dem Gebiet der keramischen Kernbrennstoffmaterialien:
Bisher wurden diese Stoffe (insbesondere Urandioxid UO2) im allgemeinen in Form von gesinterten
Tabletten verwendet; dieses Verfahren ist ao jedoch leider kostspielig. Ein wirtschaftlicheres Verfahren
besteht darin, das Material direkt in einer Brennstoffelementhülle durch Schütteln und Einhämmern
zu verdichten; die Pulverkörner müssen jedoch sehr dicht sein, um ein befriedigendes Element
zu erhalten. Ein solches Dioxid kann durch Lichtbogenschmelzen, anschließendes Erstarren und Zerkleinern
erhalten werden, jedoch bringt dieses Verfahren eine nicht zu vernachlässigende Verunreinigung
mit sich.
Die Erfindung bezweckt insbesondere die Herstellung eines Materials hoher Reinheit, das genügend
dicht ist, um nach dem Zerkleinern direkt in einer Hülle verdichtet zu werden.
Aus der französischen Patentschrift 1358 438 ist ein Verfahren zum Schmelzen von keramischen nicht
isolierenden Stoffen durch Induktion bekannt, das insbesondere auf die Verdichtung dieses Materials
durch Zonenschmelzen anwendbar ist und darin besteht, das Material in die Form eines im wesentliehen
zylindrischen Formstücks zu bringen und durch eine um dieses Formstück herum angeordnete
Induktionsspule einen Wechselstrom solcher Frequenz zu leiten, daß das Verhältnis zwischen Radius
und Eindringtiefe des Stroms in den Körper in der Nähe des Schmelzpunkts mindestens gleich 1,5 und
vorzugsweise zwischen 1,5 und 3 beträgt. Bei einer besonderen Ausführungsform nach dieser Patentschrift
gibt man dem Formstück die Form eines zylindrischen Stabs und verschiebt diesen Stab durch
die Heizwicklung, um die Verdichtung des Mittelteils des Stabs durch Zonenschmelzen zu bewirken, wobei
Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von
länglichen Körpern aus einem nicht isolierenden
Material
länglichen Körpern aus einem nicht isolierenden
Material
Anmelder:
Commissariat ä l'Energie Atomique, Paris
Vertreter:
Dr. H. U. May, Patentanwalt,
8000 München 2, Ottostr. 1 a
Als Erfinder benannt:
Bernard Gayet,
Jean Holder Ballancourt, Seine-et-Oise
(Frankreich)
Beanspruchte Priorität:
Frankreich vom 6. November 1963 (952 795)
der äußere Teil eine feste Hüllschicht darstellt, die nicht geschmolzen wird.
Dieses Verfahren hat jedoch den Nachteil, daß es diskontinuierlich ist. Da man jeden Stab bis zu einer
solchen Temperatur vorwärmen muß, daß sein spezifischer elektrischer Widerstand genügend gering
ist, bevor man ihn durch die Wicklung führt, muß man besondere Heizvorrichtungen (z. B. einen
Susceptor) vorsehen.
Die Erfindung bezweckt ein kontinuierliches Verfahren, wodurch längliche Körper (Langstäbe), ausgehend
von Tabletten mit gleichem Querschnitt und gegenüber dem Durchmesser geringerer oder auch
größerer Höhe, hergestellt werden können.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung derartiger Körper aus einem nicht isolierenden, durch
induktives Zonenschmelzen verdichteten Material, bei dem das vorgeformte Material durch eine Induktionsheizspule
geführt und durch entsprechende Wahl von Frequenz und Stärke des Induktionsstroms nur
ein innerer Bereich des Materials geschmolzen wird, zeichnet sich dadurch aus, daß vorgeformte, insbe-
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sondere zylindrische Materialstücke, Fläche an Fläche aneinandergefügt, durch die Induktionsheizspule geschoben
und durch das Zusammenschmelzen ihrer inneren Bereiche zu einem längeren Körper, insbesondere
einem Stab, vereinigt werden.
Vorzugsweise wird das erste, in die Induktionsheizspule eintretende Materialstück vor dem direkten
Induzieren der Heizströme vorgewärmt, insbesondere durch eine um das erste Materialstück herum angeordnete
Susceptorvorrichtung.
Die Begrenzung der Länge des hergestellten Körpers erfolgt vorzugsweise dadurch, daß beim Erreichen
der gewünschten Länge der Induktionsstrom herabgesetzt wird, um das Anschmelzen des nächstfolgenden
Materialstücks zu verhindern.
Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens dient vorzugsweise eine Vorrichtung, welche
eine abgedichtete Kammer, eine darin angeordnete Induktionsheizspule, Einrichtungen zum kontinu-
der Tabletten 6 wird durch die in F i g. 1 und 2 gezeigte Ladevorrichtung C besorgt. Diese Vorrichtung
besteht aus einer Hubstange 24, die in der Verlänge-
Die Heizvorrichtung B besteht aus einer Wicklung 14 mit senkrechter Achse, die in der Kammer 7 in
der Höhe des aus Quarz oder feuerfestem Glas bestehenden Rings 1O4 angeordnet ist.
Diese Wicklung 14 ist mit einem Hochfrequenzgenerator 16 durch Leiterl8 (Fig. 1 und 2) verbunden,
die in einer dichten und isolierenden Abdichtung 20 (Fig. 2) durch die Wand des Rings 1O3
geführt sind.
Die Heizvorrichtung B umfaßt noch eine Susceptormanschette
22 aus einem bei gewöhnlicher Temperatur elektrisch leitenden Material (z. B. Graphit) und
eine Susceptorbetätigungsstange 23, die durch die Wand des Rings 1O5 geführt ist. Mittels der Stange
is kann man den Susceptor zwischen der in F i g. 1 gezeigten
Stellung (die er im normalen Betrieb einnimmt) und einer Startstellung verschieben, in der
der Susceptor vom Kopf her über die in der Höhe der Heizwicklung 14 befindliche obere Tablette geschoierlichen
Einführen einer aus aufeinandergesetzten so ben ist.
Materialstücken bestehenden Säule und zum Durch- Die nach oben gerichtete senkrechte Verschiebung
schieben der Säule durch die Induktionsheizspule
und Einrichtungen zum Abziehen der durch das
Zusammenschmelzen mehrerer Materialstücke gebildeten Körper aufweist, as rung der Achse der Wicklung 14 angeordnet ist. Die Erfindung wird erläutert durch die folgende Diese Hubstange ist dicht gleitend durch den Boden Beschreibung einer nur als Beispiel angegebenen 10, geführt; sie trägt eine Platte 26, deren tiefste Stel-Ausführungsform. Die Beschreibung bezieht sich auf lung in F i g. 2 ausgezogen und deren höchste Steldie Zeichnungen. Hierin ist lung strichpunktiert gezeigt sind. Die senkrechte Ver-Fig. 1 ein sehr schematischer Aufriß eines Ofens 30 Schiebung der Hubstange wird durch einen Motor 28 zur Durchführung der Erfindung zur Herstellung von bewirkt, der überfein Untersetzungsgetriebe den verdichteten Stäben aus Urandioxid UO2, ausgehend durch den Wellenbund 32 gegen seitliche Verschievon zylindrischen Tabletten von UO2, bung gesicherten Schneckentriebkranz 30 antreibt; Fig. 2 eine Teilansicht der Einführungs- und dieser Schneckenkranz ist auf.den mit Gewinde ver-Ladevorrichtung für die Tabletten, dargestellt im 35 sehenen Endabschnitt "der- Hubstange 24 aufge-Schnitt längs einer durch die senkrechte Achse des schraubt, und seine Drehung-bewirkt daher die VerOfens gehenden Ebene, ' Schiebung der Stange 24.
und Einrichtungen zum Abziehen der durch das
Zusammenschmelzen mehrerer Materialstücke gebildeten Körper aufweist, as rung der Achse der Wicklung 14 angeordnet ist. Die Erfindung wird erläutert durch die folgende Diese Hubstange ist dicht gleitend durch den Boden Beschreibung einer nur als Beispiel angegebenen 10, geführt; sie trägt eine Platte 26, deren tiefste Stel-Ausführungsform. Die Beschreibung bezieht sich auf lung in F i g. 2 ausgezogen und deren höchste Steldie Zeichnungen. Hierin ist lung strichpunktiert gezeigt sind. Die senkrechte Ver-Fig. 1 ein sehr schematischer Aufriß eines Ofens 30 Schiebung der Hubstange wird durch einen Motor 28 zur Durchführung der Erfindung zur Herstellung von bewirkt, der überfein Untersetzungsgetriebe den verdichteten Stäben aus Urandioxid UO2, ausgehend durch den Wellenbund 32 gegen seitliche Verschievon zylindrischen Tabletten von UO2, bung gesicherten Schneckentriebkranz 30 antreibt; Fig. 2 eine Teilansicht der Einführungs- und dieser Schneckenkranz ist auf.den mit Gewinde ver-Ladevorrichtung für die Tabletten, dargestellt im 35 sehenen Endabschnitt "der- Hubstange 24 aufge-Schnitt längs einer durch die senkrechte Achse des schraubt, und seine Drehung-bewirkt daher die VerOfens gehenden Ebene, ' Schiebung der Stange 24.
F i g. 3 ein Schnitt längs der Linie III-III der F i g. 2. Die Ladevorrichtung C umfaßt ferner eine in:
Der in Fig. 1 dargestellte Ofen, der als Beispiel, Fig. 2 gezeigte .Rückfallsperre, die das Zurückfallen
ohne die Erfindung damit zu begrenzen, gegeben ist, 4o der Tabletten 6 verhindern soll, nachdem sie von der
dient zur Behandlung von Tabletten 6 aus Uran- Platte 26 angehoben worden sind. Die Rückfallsperre
dioxid, die durch Pressen von Pulver erhalten wur- besteht aus mehreren Klemmbacken 36, die in einem
den; Durchmesser und Höhe dieser Tabletten liegen Kegel 38 gleitend befestigt sind, der von einer zwivorzugsweise
zwischen 30 und 100 mm. Der Ofen. sehen den Ringen 1O1 und 1O3 eingespannten Platte
weist eine dichte Kammer 7 auf, die begrenzt wird 45 40 getragen wird,. Die Klemmbacken 36 öffnen und
durch eine aus einer zylindrischen Kolonne mit senk- heben sich unter dem Schub der Tabletten, wenn
rechter, Achse bestehende Kammer A und ein oberes diese durch die Platte 26 nach oben gedrückt werden,
Gehäuse 8 mit waagerechter Achse. Die Kolonne ist und lassen die Tabletten hochsteigen; im Gegensatz
aus mehreren Stücken mittels nicht dargestellter Vor- dazu gleiten die Klemmbacken unter ihrem Eigenrichtungen,
wie Bolzen, zusammengesetzt; sie besteht 50 gewicht nach unten, klemmen, die Tabletten ein und
aus einem Metallring 1O1, der durch einen Boden 10, halten sie durch Reibung zurück, wenn die Tabletten
abgeschlossen ist, einem Ring 103r einem Ring 1O4 nicht mehr von der Platte 26 gestützt werden,
aus Quarz oder feuerfestem Borglas und einem obe- Das Hochziehen der aus den miteinander verbun-
ren Ring 1O5 mit einer Verlängerung 1O6; die Metall- denen Tabletten 6 bestehenden Stäbe 42 wird durch
ringe können aus einer Leichtmetallegierung oder 55 eine in der Fig. 1 schematisch gezeigte Vorrich-Stahl,
vorzugsweise rostfreiem Stahl, bestehen. tung D bewirkt. Diese Vorrichtung besteht im wesent-
Der Ring 1O3 und der untere, mit einem Flansch
ausgebildete Teil des Rings 1O5 sind doppelwandig
ausgebildet (Fig. 2), und durch die Räume zwischen
den beiden Wänden wird ein Kühlwasserstrom geführt, der in F i g. 1 schematisch strichpunktiert gezeigt ist; das Wasser tritt in diese Räume durch Rohre
H1 ein und durch Rohre 122 aus (Fig. 1 und 2).
ausgebildete Teil des Rings 1O5 sind doppelwandig
ausgebildet (Fig. 2), und durch die Räume zwischen
den beiden Wänden wird ein Kühlwasserstrom geführt, der in F i g. 1 schematisch strichpunktiert gezeigt ist; das Wasser tritt in diese Räume durch Rohre
H1 ein und durch Rohre 122 aus (Fig. 1 und 2).
Der Ofen umfaßt eine Heizvorrichtung B, eine
Ladevorrichtung C für die Dioxidtabletten 6, eine 6g notwendig ist, und aus von außerhalb der Kammer A
Ziehvorrichtung D für die verdichteten Stangen und betätigten Vorrichtungen zur Verschiebung der Ta
uchen aus einem Paar Spannbacken 44 und den die Öffnung und senkrechte Verschiebung der Spannbacken
regelnden Vorrichtungen.
Die Einführungsvorrichtung F für die Tabletten 6
ist schematisch in den F i g. 1, 2 und 3 gezeigt. Diese Vorrichtung besteht aus einer Schleusenkammer, die
zur Aufrechterhaltung einer bestimmten geregelten Atmosphäre in der Kammer 7 während des Betriebs
Einführungs- und Austragvorrichtungen F und F',
die im folgenden beschrieben werden.
die im folgenden beschrieben werden.
bletten. Die in Fig. 3 gezeigte Schleusenkammer umfaßt ein festes Gehäuse 66, das mit dem Ring 1O1
fest verbunden ist. Durch ein Schauloch 67 kann man die Einführung überwachen. Die Außentür 68 der
Schleusenkammer wird direkt von außen betätigt. Die Innentür besteht aus einer einfachen Platte 70,
die auf das Gehäuse zu und von ihm weg beweglich und mit einer Ringdichtung 72 versehen ist. Diese
Platte 70 trägt ferner eine den Boden der Schleusenkammer darstellende Scheibe 74. Mittels einer Schubstange
76, die mit Hilfe einer Dichtungspackung durch den Ring 1O1 geführt ist, kann die Platte 70
zwischen einer äußeren Schließstellung der Schleusenkammer (in F i g. 3 strichpunktiert gezeigt) und
einer Innenstellung (ausgezogen gezeichnet) verschoben werden, wo die Platte 70 einem Schieber 78
gegenüberliegt. Mittels dieses Schiebers kann man, wenn sich die Platte 26 auf der Höhe der Platte 70
befindet, eine Tablette von der einen auf die andere Platte schieben.
Als Beispiel wird nunmehr eine Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens entsprechend der Betriebsweise
des in den Figuren gezeigten Ofens beschrieben, wobei die Stäbe, ausgehend von drehzylindrisch
geformten Tabletten von 50 mm Durchmesser und 50 mm Höhe, hergestellt werden. Diese Tabletten
werden durch Pressen von Urandioxidpulver UO2 gewonnen und besitzen eine Dichte in der Größenordnung
von 7.
Bei offener Kammer A beginnt man damit, auf dei
Platte 26 eine genügende Anzahl Tabletten aufeinanderzusetzen, daß die oberste Tablette die Höhe der
Wicklung 14 erreicht. Die Kammer wird dann geschlossen und die darin enthaltene Luft durch Wasserstoff
unter geringem Überdruck gegenüber der Atmosphäre (z. B. 50 g/cm2) ersetzt. Anschließend
wird in der Kammer ein Wasserstoffspülstrom aufrechterhalten.
Man stülpt dann über die oberste Tablette 6 den Graphitsusceptor 22 und läßt durch die Wicklung 14
einen Strom geeigneter Frequenz und Stärke fließen; die Temperatur des Graphits steigt ebenso wie die
der vom Susceptor umgebenen Tablette 6 immer mehr an. Wenn die Temperatur des Graphits 1300° C
erreicht, dunkelt man den Susceptor 22 ab, vorzugsweise durch Unterbrechen der Erregung, was die
Temperatur des UO2 geringfügig erniedrigt. Anschließend
stellt man die Erregung wieder her (wenn sie unterbrochen worden ist): Im betrachteten Fall beträgt
die Leistung des Generators in der Größenordnung von 20 kW und seine Frequenz 3,5 MHz.
Die Temperatur des Dioxids steigt rasch bis zum Schmelzen des mittleren Teils der obersten Tablette.
Die Hubvorrichtung wird dann in Gang gesetzt, um die Tablettensäule mit einer Geschwindigkeit von
größenordnungsmäßig 10 mm/Min, zu heben; in fast allen Fällen bleibt diese Geschwindigkeit zwischen 1
und 40 mm/Min.
Wenn die senkrechte Verschiebung der Säule einen Wert gleich der Höhe einer Tablette 6 erreicht hat,
muß eine weitere Tablette 6 durch die Vorrichtung F in die Kammer eingeführt und unten an die Säule
angefügt werden. Dazu wird die Platte 26 in die untere Stellung gebracht (F i g. 2), wobei die Säule
von den Klemmbacken 36 gehalten wird. Die Schubstange 76 wird genügend weit vorgeschoben, daß die
Ringdichtung 72 gegen das Gehäuse 66 abdichtet. Dann wird die Außentür 68 geöffnet, eine Tablette 6
auf die Scheibe 74 gestellt und die Tür 68 wieder geschlossen. Nach Austausch der Atmosphäre wird
die Schubstange in die in F i g. 3 gezeigte Stellung
wieder zurückgebracht und der Schieber 78 seinerseits vorgeschoben (die in F i g. 3 strichpunktiert
gezeigte Stellung), um die Tablette 6 von der Scheibe 74 auf die Platte 26 zu schieben. Die Vorrichtung C
nimmt dann ihre Aufwärtsbewegung wieder auf, und dieser Betriebszyklus wird dann, sooft notwendig,
wiederholt. Sobald die oberste Tablette eine genügende Höhe in der durch den Ring 1O5 mit Wasserkühlung
begrenzten Kühlzone erreicht hat, wird sie durch die Spannbacken 44 ergriffen, die sie im folgenden
führen.
Solange die Wicklung 14 mit Strom versorgt wird, wird der Mittelteil der sie durchquerenden Tabletten
im Kern nach dem »Zonenschmelzverfahren« geschmolzen. Insbesondere wird die Berührungsstelle
zweier übereinanderstehender Tabletten beim Durchgang durch die Wicklung in ihrem Mittelteil geschmolzen.
Wenn dann dieser Bereich erstarrt, sind
ao die beiden Tabletten in ihrem Mittelteil miteinander
verschweißt. Die seitliche Fläche der Tabletten bleibt fest und stellt so eine »Hüllschicht« oder einen Tiegel
für den verflüssigten Mittelteil dar. Trotz der Unterbrechungen der Hüllschicht zwischen den aufeinanderfolgenden
Tabletten tritt kein Lecken der Flüssigkeit in der Höhe der Berührungsstellen auf, da
gegebenenfalls auftretende Lecke wegen des zwischen dem Äußeren und Inneren der Tabletten vorhandenen
erheblichen Temperaturgradienten sofort erstarren.
Wenn eine genügende Zahl Tabletten durch die Wicklung 14 hindurchgeführt worden ist, setzt man
die Stromstärke und damit die von dieser erzeugte Heizleistung beim Durchtritt einer Berührungsstelle
zwischen zwei Tabletten durch die Wicklung herab. Man verhindert so das Schmelzen dieser Zone unter
gleichzeitiger Aufrechterhaltung einer über der Vorwärmtemperatur liegenden Temperatur. Nachdem
dann diese Zone die Wicklung durchlaufen hat, bringt man die Heizung wieder auf ihre volle Leistung.
Die Gesamtheit der endweise aneinandergeschweißten Tabletten bildet so einen im wiedergegebenen
Beispiel aus fünf Tabletten bestehenden Stab 42.
Die so erhaltenen Stäbe bestehen aus einer gesinterten dichten Hülle (die nicht geschmolzen wurde), die einen aus groben Urandioxideinkristallen gebildeten inneren Teil enthält. Die Urandioxideinkristalle sind voneinander getrennt, wobei das Volumen jedes Einkristalls in der Größenordnung von Kubikzentimetern und seine Dichte in der Nähe von 10,93 liegt. Die gesamten Stäbe (oder nur die Kristalle) werden dann, gegebenenfalls nach Abschneiden der beiden Enden, zerkleinert und gegebenenfalls gesiebt, um ein Pulver geeigneter Korngröße zu erhalten. Dieses Pulver wird durch Vibrieren in einer Metallhülse verdichtet, um mit sehr dichtem Urandioxid gefüllte Brennstoffelemente zu erhalten.
Die so erhaltenen Stäbe bestehen aus einer gesinterten dichten Hülle (die nicht geschmolzen wurde), die einen aus groben Urandioxideinkristallen gebildeten inneren Teil enthält. Die Urandioxideinkristalle sind voneinander getrennt, wobei das Volumen jedes Einkristalls in der Größenordnung von Kubikzentimetern und seine Dichte in der Nähe von 10,93 liegt. Die gesamten Stäbe (oder nur die Kristalle) werden dann, gegebenenfalls nach Abschneiden der beiden Enden, zerkleinert und gegebenenfalls gesiebt, um ein Pulver geeigneter Korngröße zu erhalten. Dieses Pulver wird durch Vibrieren in einer Metallhülse verdichtet, um mit sehr dichtem Urandioxid gefüllte Brennstoffelemente zu erhalten.
Besonders zu erwähnen ist die Anpassungsfähigkeit der beschriebenen Vorrichtung an verschiedene
Verwendungszwecke und ihre Sicherheit. Insbesondere kann beim Versagen des oberen Teils die Entnahme
mittels der Vorrichtung F vorgenommen werden. Zu diesem Zweck ist eine Gabel 92 vorgesehen,
um die Rückfallsperre unwirksam zu machen (Fig. 2).
Offensichtlich sind verschiedene Abwandlungen des beschriebenen Verfahrens und der beschriebenen
Vorrichtung möglich. Insbesondere kann die senk-
rechte Verschiebung der Tablettensäule absteigend, statt aufsteigend vorgenommen werden, obgleich die
zweite Verfahrensweise bevorzugt wird.
Claims (5)
1. Verfahren zur Herstellung von Körpern aus einem nicht isolierenden, durch induktives Zonen'
schmelzen verdichteten Material, bei dem das vorgeformte Material durch eine Induktionsheizspule
geführt und durch entsprechende Wahl von Frequenz und Stärke des Induktionsstroms nur
ein innerer Bereich des Materials geschmolzen wird, dadurch gekennzeichnet, daß
vorgeformte, insbesondere zylindrische Materialstücke, Fläche an Fläche aneinandergefügt, durch
die Induktionsheizspule geschoben und durch das Zusammenschmelzen ihrer inneren Bereiche zu
einem längeren Körper, insbesondere einem Stab, vereinigt werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch ge- so kennzeichnet, daß das erste in die Induktionsheizspule eintretende Materialstück vor dem direkten
Induzieren der Heizströme vorgewärmt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorwärmung durch eine
um das erste Materialstück herum angeordnete Susceptorvorrichtung erfolgt.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Erreichen der gewünschten
Länge des Körpers der Induktionsstrom herabgesetzt wird, um das Anschmelzen des nächstfolgenden
Materialstücks zu verhindern.
5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet
durch eine abgedichtete Kammer (7), eine darin angeordnete Induktionsheizspule (14),
Einrichtungen zum kontinuierlichen Einführen (F) einer aus aufeinandergesetzten Materialstükken
(6) bestehenden Säule und zum Durchschieben (C) der Säule durch die Induktionsheizspule
und Einrichtungen zum Abziehen (D) der durch das Zusammenschmelzen mehrerer Materialstücke
gebildeten Körper (42).
In Betracht gezogene Druckschriften:
Französische Patentschrift Nr. 1 358 438.
Französische Patentschrift Nr. 1 358 438.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
809 630/667 10.68 © Bundesdruckerei Berlin
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
FR952795A FR84968E (fr) | 1963-11-06 | 1963-11-06 | Perfectionnements apportés aux procédés et dispositifs pour fondre des matériaux par induction |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE1282234B true DE1282234B (de) | 1968-11-07 |
Family
ID=8815881
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DEC34306A Pending DE1282234B (de) | 1963-11-06 | 1964-11-06 | Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von laenglichen Koerpern aus einem nicht isolierenden Material |
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---|---|
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CH (1) | CH432676A (de) |
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LU (1) | LU47270A1 (de) |
NL (1) | NL6412910A (de) |
Families Citing this family (5)
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GB1088052A (en) * | 1964-08-13 | 1967-10-18 | Johnson Matthey Co Ltd | Improvements in and relating to the bonding of dissimilar metals to one another |
DE2537508C3 (de) * | 1975-08-22 | 1980-06-26 | Joachim Dr.-Ing. 7251 Warmbronn Wuenning | Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung strangformiger Formkörper zellenartiger Struktur aus einem sinterfahigen Granulat |
USD846611S1 (en) * | 2017-09-29 | 2019-04-23 | Progress Y&Y Corp. | Heating module of a hot pressing equipment |
US20190366460A1 (en) * | 2018-06-01 | 2019-12-05 | Progress Y&Y Corp. | Soldering apparatus and solder nozzle module thereof |
US11127508B2 (en) * | 2018-10-08 | 2021-09-21 | Bwxt Nuclear Energy, Inc. | Nuclear thermal propulsion fuel element packing device |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR1358438A (fr) * | 1963-01-31 | 1964-04-17 | Commissariat Energie Atomique | Perfectionnements apportés aux procédés et dispositifs pour fondre des matériauxpar induction |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
NL251979A (de) * | 1959-05-29 | |||
US3075573A (en) * | 1959-09-23 | 1963-01-29 | Continental Can Co | Apparatus for punching holes or cutouts in thermoplastic sheet material |
BE657044A (de) * | 1963-12-13 |
-
1963
- 1963-11-06 FR FR952795A patent/FR84968E/fr not_active Expired
-
1964
- 1964-11-03 US US408584A patent/US3372212A/en not_active Expired - Lifetime
- 1964-11-03 IL IL22391A patent/IL22391A/en unknown
- 1964-11-03 GB GB44807/64A patent/GB1063598A/en not_active Expired
- 1964-11-03 LU LU47270A patent/LU47270A1/xx unknown
- 1964-11-04 CH CH1426564A patent/CH432676A/fr unknown
- 1964-11-05 NL NL6412910A patent/NL6412910A/xx unknown
- 1964-11-06 DE DEC34306A patent/DE1282234B/de active Pending
- 1964-11-06 BE BE655419A patent/BE655419A/xx unknown
- 1964-11-06 ES ES0305721A patent/ES305721A1/es not_active Expired
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR1358438A (fr) * | 1963-01-31 | 1964-04-17 | Commissariat Energie Atomique | Perfectionnements apportés aux procédés et dispositifs pour fondre des matériauxpar induction |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
ES305721A1 (es) | 1966-06-01 |
GB1063598A (en) | 1967-03-30 |
IL22391A (en) | 1968-11-27 |
US3372212A (en) | 1968-03-05 |
CH432676A (fr) | 1967-03-31 |
NL6412910A (de) | 1965-05-07 |
LU47270A1 (de) | 1965-01-04 |
BE655419A (de) | 1965-03-01 |
FR84968E (fr) | 1965-05-21 |
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